變頻器故障檢測末級信號處理電路

發(fā)布時間:2023-09-11
變頻器的常規(guī)電流、電壓、溫度檢測電路,通常分為三大部分:第一部分是模擬信號處理電路,取得的線性信號供顯示與控制之用;第二部分是將線性信號經電壓比較器電路,與設定基準(停機動作閥值)相比較,得到故障報警信號,信號性質為開關量,為0/1高、低電平而已;通常,還設有如下圖所示的故障信號處理電路,即將前級電壓比較器輸出的開關量報警信號(正常時為1,報警時變0),與mcu輸出的信號相配合,得到變頻器起動/運行中的即時控制等與系統(tǒng)運行相關的重要信號。檢測這部分電路,有時需推導出軟件設計者的思路,進而確定該電路“應有”的電路狀態(tài)。
圖1故障檢測末級信號處理電路
該故障檢測處理的末級電路,一般采用數(shù)片數(shù)字電路,完成對信號的處理,如圖1所示。u7僅用作將四路報警信號合為一路(以此電路結構,可以將更多路信號合并為一路,而輸出結果僅占用mcu一個端口),以得到mcu的int端口所需的動作信號;而u6為受控、三態(tài)、與非、鎖存器 電路,此處就電路的四個概念,作簡要的分析。
1、受控與三態(tài)。
將此兩個概念合并分析更為適宜。常規(guī)數(shù)字的電路輸出級電路一般為電壓互補結構,如圖2中的(a)電路所示,電路僅為兩種輸出狀態(tài),即高、低電平狀態(tài)。當q1通(q2同時斷)時,輸出為+5v,反之為地電平,但二者都為低阻狀態(tài),即輸出端等效要么與+5v接通,要么與地接通;圖2中的(b)電路,當控制信號in1為高電平,in2為低電平時,輸出為高電平(低阻)。反之為低電平(低阻),當in1、in2俱為低電平時,q1、q2同時截止,輸出端(線)為高阻(z)狀態(tài)。當輸出為高阻狀態(tài)時,此時輸出端(線)的電平狀態(tài)(由后級電路所需而定),僅取決于外部元件的連接方式(如用上拉電阻使靜態(tài)為高電平,或用下拉電阻使靜態(tài)為低電平)。
圖2故障檢測末級信號處理電路
4044電路既為三態(tài)門電路,又有受控特性。當控制端5腳(enable)控制信號為高電平時,電路是一個帶鎖存功能的與非門,可正常傳輸h、l電平信號(或數(shù)據(jù));當控制端5腳為低電平時,其輸出端為高阻狀態(tài)。因而對en端可理解為門電電路的“開/關門”信號控制端,當其為低電平時(關門信號生效),門電路的信號傳輸被強制中斷,輸出為高阻狀態(tài);當其為高電平時,是一個“開門”信號,可正常據(jù)輸入邏輯信號電壓輸出邏輯結果,因而電路是在受控情況下產生了三態(tài)輸出結果。
2、鎖存和與非
將此兩個概念合并分析更為適宜。在一定條件下,可將4044視作與非門電路,輸出的是對與兩路輸入信號電平進行邏輯判斷的結果。但一般與非門,通常不具備信息儲存能力,而4044的觸發(fā)器特性,在一定條件下可將輸出結果暫存(即鎖存)而忽視輸入信號的變化,即電路具備有限的簡單的數(shù)據(jù)儲存能力。4044可說是一片具備鎖存功能的與非門電路(與普通的與非門電路就有了本質的區(qū)別)。
4044的兩個輸入端被定義為復位(r)端和置位(s)端,低電平時有效(對于一般性與非門,兩輸入端的作用是一樣的,不必區(qū)分)。即r端輸入低電平時,輸出端變0;s端輸入低電平時,輸出端置1;在已有結果下,兩輸入端同時為高電平時,已有結果被鎖存(出現(xiàn)信息儲存狀態(tài))。如s端變0,將輸出置位后,復變?yōu)楦唠娖綍r(在跳變高電平期間和以后),此時輸出端會保持高電平狀態(tài)不變;同樣,如r端變0(產生復位動作),使輸出端變0后,r端再度變?yōu)楦唠娖胶螅藭r輸出端會保持低電平狀態(tài)不變,直到s端產生置位動作為止。
綜合以上,4044是一片受控/三態(tài)、帶鎖存功能的(特殊、有條件的)與非門電路。
3、圖1電路的工作原理(工作流程)
變頻器故障檢測的末級電路中,常采用類似4044器件的“特殊門電路”,在起動和運行過程中,配合mcu信號控制,對故障信號兩種不同的處理措施,如對ol1(輕度過載報警)和lu(欠電壓)信號,在起動過程中,考慮到機械負載等方面的原因,并不產生停機保護動作,而是盡可能采取技術措施(如降低起動頻率等),使報警信號消失于無形之中。而在正常(恒速)運行過程中,ol1和lu信號的存在(即使過載或欠電壓程度并不深),也會引起足夠重視,當故障信號存在的時間足夠長時,會引發(fā)保護停機動作。
圖1電路中,對ol1故障的置位和ol2(重度過載,同oc報警)、ou2(重度過電壓)的置位信號來自mcu的兩個信號端口,其處理方式是不一樣的,對ol1的處理,是有商量余地的。對ol2、ou2的故障報警,則是不留顏面,即時停機保護的。
因4044的en端已接高電平(輸出端不存在高阻態(tài)),故輸出端無須加上拉/下拉電阻。任意一個r端的低電平輸入(故障信號),均會在后級與門電路的總輸出端8腳產生一個低電平(mcu程序中斷)信號。如ol1信號產生時,mcu會同時監(jiān)測u6的13腳和u7的8腳信號電平狀態(tài),判斷該信號的“性質”,根據(jù)控制需要(要信號保持鎖存狀態(tài)或忽略該信號),決定不給出或何時給出置位信號(加至u6的4腳)。故障信號產生(停機保護動作會使故障信號變成“瞬態(tài)信號”)后,4044輸出端是處于鎖存狀態(tài)(保持故障信號)還是置位狀態(tài)(忽略故障信號/或不再需要中斷信號的存在),取決于程序員的編程思路。不同機型可能會略有不同,此處咸工給出的只能是試分析了。
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